快速漂浮脱险是潜艇艇员无高气压暴露史的情况下,最先进的潜艇艇员单人脱险技术,被世界各国广泛采用。我国海军也试图将其作为潜艇的常规脱险方法之一。但在具体实施快漂脱险时,为避免发生减压病,需要以潜艇舱室内保持常压条件为前提,这是快漂脱险技术存在的一个缺陷。这一缺陷已成为快速漂浮脱险在实际应用中遇到的最大障碍。本课题根据经典的吸氧促进惰性气体安全脱饱和原理,提出了预先吸氧解决潜艇快漂脱险限制的新方法。实验用家兔进行基础性实验研究,根据失事潜艇的不同深度及高气压暴露的时程情况,制定不同的吸氧脱险方案,评价吸氧对快速减压后发生减压病的预防效果。为保证吸氧的安全性和实用性,通过行为学、脑电图及脑血流量的观测评价及预测氧中毒的发生。并进行了吸氧预防快速减压后减压病的机制初步研究探讨。为后期根据实验结果和方案,用大型动物(山羊)重复上述实验,并根据动物实验数据,提出各深度暴露条件下人体研究方案奠定了基础。本课题采用预先吸氧的方法使动物在高气压暴露后进行快漂脱险成为可能,并进行了预吸氧预防快速减压后减压病的机制研究。这项研究开创了高气压条件下快漂脱险动物实验的先河,为进一步开展人体高气压暴露后快漂脱险实验提供了重要的动物实验基础,对提高援潜救生能力、提升我国在该领域的国际学术地位具有潜在的重要意义。根据上述思路,本课题进行了以下研究:1)脱险方案制定根据失事潜艇的不同情况,制定不同的吸氧脱险方案。通过对动物减压病的观察,选择最佳的动物吸氧脱险方案。2)预吸氧预防快速减压后减压病的效果评价预吸氧脱险方案与家兔减压病发病率的关系及减压病严重程度的研究。观察指标包括:动物行为学表现、肺脏大体病理学指标、心血管内气泡、组织病理切片等。3)预吸氧安全性评价为保证吸氧的安全性和实用性,通过行为学、脑电图及脑血流量的观测评价预测氧中毒的发生。以行为学、肺组织病理改变作为评价氧中毒的指标。4)预吸氧预防快速减压后减压病的机制研究利用Western Blot法、实时定量PCR、DNA结合活性ELISA法检测预吸氧方案对家兔脊髓HIF-1和HSF-1转录活性及其下游靶基因EPO和HSP70的变化。主要研究结果如下:1)筛选脱险方案根据各方案处理后动物减压病发病率,我们选择以下方案为脱险方案,即动物在30 m空气饱和后进行快漂脱险,60 m停留10 min后快漂脱险。上述情况,如在快漂前不作任何预处理,动物将发生严重减压病甚至死亡。如果在快漂脱险以前先进行吸氧处理可明显降低减压病的发病率,同时可减轻各脏器的受损程度。2)预吸氧预防快速减压后减压病的效果评价预吸氧脱险方案与家兔减压病发病率及减压病严重程度的关系研究。在脱险方案Ⅳ:30 m饱和-60 m 10 min中,高压下吸氧2 h(200 kPa,60 min×2;300 kPa,30 min×4)能明显降低减压病的发病率,且症状严重程度显著降低,显著减轻各脏器的受损程度。全程未出现氧惊厥现象。3)预吸氧安全性评价(1)根据吸氧安全性和实用性的需要,本项目采用两种吸氧方式: 250 kPa(绝对压,下同)以下压力暴露情况下连续吸氧1 h,间隔吸压缩空气10 min,再连续吸氧1 h。共吸氧2 h; 250 kPa以上压力暴露情况下连续吸氧30 min,间隔吸压缩空气10 min,再连续吸氧30 min。重复4次,共吸纯氧2 h;经过筛选,我们选择200 kPa(60 min×2)和300 kPa(30 min×4)预吸氧方案,结果发现肺组织病理改变:肺毛细血管略扩张、充血,支气管上皮可见变形,且肺间质和肺泡腔内有少量红细胞渗出和炎性细胞浸润。预吸氧可造成支气管肺泡灌洗液中蛋白含量和总细胞数升高,但高压氧方案全程未见动物有氧惊厥大发作表现。(2)高压下脑电图测定,用来判断急性氧中毒是否发生。根据以前的研究,250 kPa以下发生脑型氧中毒的可能性很小。超过250 kPa有发生脑型氧中毒的可能。在200 kPa(60 min×2)和300 kPa(30 min×4)预吸氧方案中全程未出现阵发性长时程、高波幅多棘波;只在暴露后期可见偶发的单次负相棘波或尖波的异常放电。(3)建立脑血流测定技术,预测急性氧中毒发作,即根据脑血流升高时间预测急性氧中毒发作。脑血流结果显示,预吸氧组(HBO1、HBO2)动物处于较为平稳的状态,没有明显的升高与降低,与高压空气对照组相比未见统计学差异。4)在预吸氧脱险方案预防减压病的分子机制研究中,以减压病损伤的主要靶器官之一脊髓为检测对象,观察了预吸氧方案对家兔脊髓HIF-1和HSF-1转录活性的影响,并同时检测HIF-1和HSF-1下游靶基因(EPO和HSP70)的表达变化。(1)预吸氧(200 kPa,60 min×2;300 kPa,30 min×4)处理可显著提高家兔脊髓组织中HIF-1α和HSF-1的核蛋白含量,而且DNA结合活性显著增强。(2)预吸氧(200 kPa,60 min×2;300 kPa,30 min×4)处理可显著提高家兔脊髓组织中EPO(HIF-1靶基因)和HSP70(HSF-1靶基因)的mRNA表达量,同时蛋白含量也显著增加。